Az amelogenezis

Hasonlóan más epitél szekrétumokhoz a zománc keletkezése is kétlépcsős folyamat eredménye. Az első lépésben egy kevéssé mineralizált mátrix struktúra alakul ki (szekréciós fázis), míg a második lépcsőben ez a szerkezet alakul át, a mátrix fehérjék eltűnnek, míg az ásványi anyag tartalom rendkívüli mértékben megnő (érési fázis) [133]. A harang stádium elején a belső zománchámból differenciálódó ameloblasztok ennek megfelelően számos funkcionálisan és morfológiailag különböző alakot vesznek fel életciklusuk során [134-136]. Megkülönböztetünk morfogenikus, induktív, korai szekréciós, késői szekréciós, fodros felszínű érési, sima felszínű érési, valamint protektív ameloblasztokat. A sejtek átalakulása szigorú időrend szerint történik, mivel minden ameloblaszt formának fontos szerepe van az amelogenezis meghatározott fázisában [137] (6.ábra). A rágcsálók folyamatosan növésben lévő metszőfogain ezek az átalakulások térben vizsgálhatók, a fogfelszín mentén (7. ábra) [136, 138].

25

6.ábra: Az ameloblasztok morfológiai és funkcionális változásai az amelogenezis során. A) Az ameloblasztok életciklusuk során folytonos strukturális átalakuláson mennek keresztül aktuális feladatuknak megfelelően, szigorú időrendet követve.

1. morfogenetikus, 2. induktív, 3. korai szekréciós, 4. Szekréciós, 5. fodros felszínű érési fázisú, 6. sima felszínű érési fázisú, 7. protektív ameloblaszt. B) Az érési fázisban az ameloblasztok oda-vissza alakulása figyelhető meg a fodros és sima felszínű forma között, miközben citoplazmájuk és szoros kapcsolataik is átrendeződnek. (G) Golgi apparátus, (Tj) szoros kapcsolatok, (M) mitokondriumok (End) endoszómák [139].

7. ábra: Ameloblasztok patkány metszőfog mentén. Az ameloblasztok a rágcsálók folyamatosan növekvő metszőfogaiban nem tűnnek el, az egyes alakok a fog mentén haladva térben elkülöníthetők. (CL): cervikális hurok, (OEE): külső zománchám, (SR):

retikulum stellata, (SI): stratum intermedium, (Am): szekréciós ameloblaszt, (RA):

fodros felszínű ameloblaszt, (SA): sima felszínű ameloblaszt, (PL): papilláris réteg. Az ábrán bemutatott ameloblaszt formák részletes leírása a következő fejezetekben olvasható. Forrás: Kaj Josephsen és munkatársai [140].

26 2.5.1. Pre-szekréciós ameloblaszt formák

A szekréciós megindulása előtt a morfogenikus fázisban kezdődik meg a belső zománchám sejtjeinek differenciálódása, szövettani képen köbös sejtek láthatóak, melyeket bazális membrán választ el a mezenchimától. Ezek a pre-ameloblasztok fogják indukálni a velük szemközt elhelyezkedő dentális papilla sejtjeit, hogy azok odontoblasztokká differenciálódjanak. A következő fázisban a sejtek megnyúlnak, felkészülnek a fehérjeszintézisre, sejtalkotóik átrendeződnek. Az bazális membrán fragmentálódik, majd teljesen eltűnik a dentin első rétegének (mantle dentin) lerakása alatt. Az ameloblasztok között junkcionális komplexek alakulnak ki mind a proximális (a stratum intermedium felé néző), mind a disztális (a zománc felé néző) oldalon (6.

ábra) [126].

2.5.2. A szekréciós fázis

A szekréciós fázisban az ameloblasztok hosszú, oszlopos sejtek, aktív szintézist folytatnak, így mitokondriumokban gazdagok, kiterjedt endoplazmás retikulummal és Golgi apparátussal rendelkeznek [136]. A szomszédos sejtek mind disztális, mind proximális végükön egymáshoz kapcsolódnak [141], disztális (a szekréció szempontjából elnevezése apikális) végükon Tomes nyúlvány látható, mely az intenzív transzportfolyamatok számára biztosít felületet (6. ábra) [126]. Az szekréciós fáziú ameloblaszt sejtek a kristályosodáshoz szükséges Ca²⁺ és PO4

ionokat szekretálnak a mineralizációs térbe, ennek molekuláris mechanizmusa azonban csak részben ismert [137, 140]. A kristályképződés mátrix fehérjéken indul meg, melyeket szintén a szekréciós fázisú ameloblasztok termelnek. A legfontosabb mátrix fehérjék az amelogenin, az ameloblasztin és az enamelin, melyek közül az amelogenin van jelen a legnagyobb mennyiségben [142-144]. Az amelogenint két gén, az AMELX és AMELY kódolja, melyek közül az AMELX-ről szignifikánsan több fehérje keletkezik. Az amelogenin kis globuláris fehérje formájában szintetizálódik, az egyes fehérjék ezt követően nanoszférákká állnak össze [145], melyek egymással interakcióba lépve rácsszerkezetet formálnak és távtartóként funkcionálnak a keletkező kristálykötegek között [144, 146-149]. A szekréciós fázis végére a zománc teljes szélessége kialakul,

27

azonban csak mintegy 30%-ban mineralizált, hosszú, keskeny párhuzamos hidroxi-apatit kristályok alkotják [150, 151], melyek közt a teret mátrix fehérjék, főként amelogeninek töltik ki.

2.5.3. Az érési fázis

A zománc teljes szélességének kialakulása után kezdődik meg annak átépülése, nagyfokú mineralizációja, melyet érési fázisnak nevezünk. Az ameloblasztok ebben a fázisban kétféle morfológiát vesznek fel, melyek ciklikusan alakulnak át egymásba:

ezek a fodros felszínű és sima felszínű ameloblaszt formák [152-154]. Patkányokban a ciklus hossza nyolc óra, a sejtek körülbelül négy órán át fodros felszínű alakot vesznek fel, majd két órára átalakulnak sima felszínűvé, a maradék két órában pedig a fodros felszín fokozatos visszaépítése történik [155]. A kétféle sejttípus szoros kapcsolatai is átrendeződést mutatnak, míg a fodros felszínű ameloblasztok szoros kapcsolatai a zománc felé eső (apikális) oldalon, addig a sima felszínű ameloblasztok szoros kapcsolatai a bazális oldalon találhatóak (6. ábra) [133, 140]. A ciklikus átalakulásnak funkcionális oka van, az ameloblasztoknak ugyanis két fontos feladata van ebben a szakaszban. Egyfelől Ca²⁺ és PO4

ionokat kell szekretálniuk a mineralizációs térbe, valamint semlegesíteniük kell a nagymértékű kristályosodás során felszabaduló H⁺-okat (lásd részletesen később), másfelől reabszorpciós funkciójuk is van, ekkor történik ugyanis a mátrix fehérjék degradációja és eltávolítása a zománcból [156]. Az érési fázis egyik markere az amelotin, ennek funkcióját nem teljesen értjük, a szekréciós-érési fázis átmenetekor jelenik meg expressziója, amely fennmarad az érési fázis végéig, sőt azt követően a redukált zománchámban is [143]. Túltermelése elvékonyodott zománcot eredményez, a zománc prizmás szerkezete megbomlik [157], míg hiánya elsősorban a zománc külső rétegének keménységére volt hatással [158]. A mátrix fehérjék hasításáért felelős két legfontosabb proteáz a mátrix metalloproteáz-20 (MMP20) [159], mely már a szekréciós fázisban is megjelenik, valamint a kallikrein-4 (KLK4) [160], mely az érés során jelenik meg és jóval agresszívabb degradációt tesz lehetővé, mint az MMP20 [161, 162]. A szekréciós fázisban kiválasztott amelogenin lebontása utat nyit a hidroxi-apatit kristályok oldalirányú növekedésének, mely egészen addig folytatódik, míg gyakorlatilag a teljes mátrix struktúra lebomlik és helyét szorosan elhelyezkedő,

28

gyakorlatilag átjárhatatlan kristályszerkezet tölti ki. Az érési fázis végére a zománc mintegy 95-98%-ban mineralizált. Az érés folyamatában az ameloblasztok mellett, a felettük elhelyezkedő papilláris réteg sejtjeinek is fontos szerepet tulajdonítanak [137, 161]. A papilláris réteg a retikulum stellata és stratum intermedium helyén alakul ki az érési fázis során [140, 163, 164], sejtjei az ameloblasztokkal gap junction típusú kapcsolatokon keresztül kommunikálnak [140, 165].

2.5.4. A védőfázisú ameloblasztok

A zománcérés befejeztével az ameloblasztok ciklikus átalakulása abbamarad, a sejtek összehúzódnak és a papilláris réteggel együttesen egy redukált zománchámot alakítanak ki, mely megvédi a zománcot, attól, hogy cementréteg rakódjon rá (6. ábra). A zománc összetétele kis mértékben módosulhat ebben a szakaszban, például F^- épülhet be.

Megfigyelések alapján azok a fogak rendelkeznek a legmagasabb F^- tartalommal, melyek a zománc teljes kialakulását követően a legkésőbb törnek elő. A fogelőtörésekor az ameloblasztok eltűnnek [126].